JPH08246283A - 中空糸束ならびに物質−および／または熱交換器 - Google Patents

中空糸束ならびに物質−および／または熱交換器

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JPH08246283A
JPH08246283A JP5063996A JP5063996A JPH08246283A JP H08246283 A JPH08246283 A JP H08246283A JP 5063996 A JP5063996 A JP 5063996A JP 5063996 A JP5063996 A JP 5063996A JP H08246283 A JPH08246283 A JP H08246283A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物質−および／または熱交換器に使用される
中空糸束を提供する。 【解決手段】 中空糸束は少なくとも１つの芯束を含有
し、芯束は少なくとも３つの中空糸を含有し、中空糸は
支え糸の回りに配置されかつ少なくとも１つの巻き糸が
巻き付けられていて、その際支え糸は芯束の全長にわた
り異なる断面形を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の対象は、中空糸束な
らびにこのような中空糸束を含有する物質−および／ま
たは熱交換器である。
【０００２】
【従来の技術】このような中空糸束は、しばしば公知で
ある。中空糸束は、熱−および／または物質交換器の製
造のために使用され、その際中空糸束は一端または両端
が管板中に嵌め込まれる（管板の場合には、たいてい中
空糸の自由端が閉鎖されている）。これにより、中空糸
の内部空所は中空糸の回りの空間から分離され、それで
熱交換のため異なる温度ないしは物質交換のため異なる
コンシステンシーを有する種々の流体を装入することが
できる。このような中空糸束の効率にとって重要なの
は、一方で管板中での流体密な嵌め込みおよび他方で中
空糸の良好かつ一様な循環流動性である。このために
は、中空糸が、できるだけ大きい有効表面を有するため
に、相互間隔を有することが必要である。これは、たと
えば米国特許（ＵＳ−Ａ）４２９３４１８号により、そ
の都度１つまたは２つの中空糸に少なくとも１つの巻き
糸を巻き付けることによって達成される。巻き糸は隣接
する中空糸の間の間隔保持体として作用し、その際巻き
糸の太さが隣接する中空糸の間で流動断面を決定する。
２つの中空糸が同時に巻き付けられる場合には、これら
２つの中空糸は線形に接触するので、これら２つの中空
糸の間を流体は貫流することができない。さらに、芯束
のこの種の製造は非常に費用がかかり、殊に敏感な中空
糸の場合個々の中空糸の損傷の危険を内包することは明
白である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
に挙げた欠点を有しない別の中空糸束を提供することで
ある。殊に、本発明による中空糸束の製造は価格的に有
利であるべきである。価格的に有利に製造できかつ良好
な効率を有する熱−および／または物質交換器を提供す
ることも本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、少なくとも
１つの芯束を含有し、該芯束は少なくとも３つの中空糸
を含有し、これら中空糸は１つの支え糸の回りに配置さ
れ、少なくとも１つの巻き糸が巻き付けられていて、そ
の際支え糸は芯束の全長にわたり異なる断面形を有する
中空糸束によって解決される。
【０００５】支え糸によって、中空糸は互いに間隔が保
持されるので、芯束の全長にわたって異なる支え糸の断
面形の相互作用で、一方で中空糸の間および他方で中空
糸と支え糸の間を流体は流れることができる。簡単に、
支え糸はその全長にわたって変わる直径を有する中実糸
または中空糸であってもよい。支え糸は、その細孔を通
って流体が流れることができるように開放多孔性に構成
されていてもよい。
【０００６】特別な構成において、本発明による中空糸
束は少なくとも１つの部分束を含有し、部分束において
は芯束の回りに少なくとも１つの別の中空糸層が配置さ
れていて、その際それぞれの層には少なくとも１つの巻
き糸が巻き付けられている。
【０００７】支え糸および／または巻き糸がマルチフィ
ラメント糸であるのがとくに有利である。マルチフィラ
メント糸ではその全長にわたりフィラメントは場所を交
替するので、マルチフィラメント紡績糸もその全長にわ
たって異なる断面形を有する。たいてい、マルチフィラ
メント糸はフィラメントが中実糸であり、したがって中
空糸ではない。しかし、特別な場合には、フィラメント
は中空糸および／または多孔性に構成されていてもよ
い。支え糸をマルチフィラメント糸から形成すれば、マ
ルチフィラメント糸の非常にたわみ性の単一フィラメン
トに基づき良好な貫流性が生じ、殊に敏感な中空糸では
巻き糸をマルチフィラメント糸として構成すると巻きの
慎重な製造が確保される。
【０００８】支え糸および／または巻き糸は、テクスチ
ャード加工マルチフィラメント糸であるのがとくに有利
である。 すべての公知テクスチャード加工法、たとえ
ば押し込み巻縮または仮撚り法により製造されていても
よいテクスチャード加工マルチフィラメント糸は、殊に
それが発揮する嵩高性によって優れている。芯糸を製造
する場合中空糸の間にかかるテクスチャード加工マルチ
フィラメント糸を通し、こうして生じた束に１つまたは
幾つかの巻き糸を巻き付けると、フィラメントは中空糸
の間にできるだけ良好に広がり、その際個々のフィラメ
ントは隣接する中空糸の間に断片的に入ろうとするの
で、これによって隣接する中空糸の間に特定の最小間隔
が保証されている。その全長にわたり種々に広がるフィ
ラメントにより、テクスチャード加工マルチフィラメン
ト糸はその全長にわたり明らかに異なる断面形を有す
る。 芯束の製造の際には、芯束を中空糸の製造の直後
に中間巻き上げせずに製造することができることがとく
に有利である。支え糸はたいてい１つまたは幾つかの巻
管から引き出され、中空糸製造機械または巻管から引き
出された中空糸は、支え糸が中空糸束の真ん中に配置さ
れるように供給される。その後、生じた芯束には１つま
たは幾つかの巻き糸が巻き付けられる。これはたとえ
ば、巻き糸が巻かれている巻管が、中心に開口を有する
回転可能な円板上に配置されていることによって行われ
る。この円板の中心に支え糸と中空糸からなる芯束を通
し、円板を回転することによりこの芯束上に巻き糸が螺
旋状に置かれる。中空糸の数および支え糸の太さは有利
に、中空糸が支え糸の回りを大部分覆うが、隣接する中
空糸の間になお少なくとも僅かな間隔が残存するように
互いに調和されていることは明かである。たとえば、１
６７ｄｔｅｘの全繊度および３０のフィラメント数を有
するテクスチャード加工マルチフィラメント糸からなる
ポリエステル製支え糸の場合、かかる支え糸の回りにそ
れぞれ２４０ｍｍの外径を有する中空糸を１０まで配置
するのが最良であることが立証された。巻き糸として
は、かかる芯束に対しては、たとえば１０の単一フィラ
メントおよび３３ｄｔｅｘの全繊度または支え糸のよう
に、１６７ｄｔｅｘ全繊度および３０のフィラメント数
を有する１つまたは幾つかのテクスチャード加工マルチ
フィラメント糸が適当である。単位長さ当たりの芯束の
回りの巻き数は、記載した製造方法の場合には、簡単に
芯束の速度および回転する円板の回転数によって調節で
きる。中空糸の速度が円板の可能な回転数に比して大き
い場合には、これに幾つかの巻き糸を巻くことによって
補償することができる。たいてい、中空糸製造機械にお
いては同時に１０以上の中空糸が製造される。この場合
には、中空糸製造機械から走出する中空糸の数に応じ
て、相当する数の、巻き糸の巻管を装着した回転可能に
駆動される円板が配置される。
【０００９】部分束を製造する場合には、幾つかの中空
糸または中空糸群を芯束の回りに配置し、その後再び回
転可能な円板上に配置された巻き糸の巻管を介して芯束
は、その回りに配置され円板を通して案内される中空糸
と共に、１つまたは幾つかの巻き糸が巻き付けられる。
その後、生じた束の回りに別の中空糸を第２層で巻き付
けることができ、その後この束も再び１つまたは幾つか
の巻き糸が巻き付けられる。この工程は数回繰り返すこ
とができる。この場合、各層に、これまで生じた束の回
りに中空糸が均一に分配して配置され、その際すべての
中空糸が並置されている程度の数の中空糸を設けるのが
有利である。この場合、１つの層に特定数の中空糸だけ
を配置して、この層の中空糸がなお相互に間隔、たとえ
ば巻き糸の直径に一致する間隔を有するようにするのが
有利であることが立証された。
【００１０】芯束および／または部分束からなる中空糸
束の製造は、芯束からないしは部分束から公知方法で行
われる。たとえば、芯束および／または部分束を、巻き
付けた後直接長さに切断し、重ねかつ並べて置くことが
できる。しかし、芯束および／または部分束をドラムに
巻き付け、ドラムから所望の中空糸数を取り出し、所望
の長さに切断する（Ｒｈｏｅｎｒａｄ法）のが有利であ
る。芯束ストランドおよび／または部分束ストランド
は、直立の被巻き体上にばね案内棒を用いてこの被巻き
体の回りに巻き付けることもできる（Ｆｌｙｅｒ法）。
この場合でも、生じた幾つかの芯束および／または部分
束からなる中空糸束は取り出され、長さに切断される。
【００１１】本発明による中空糸束では、支え糸の繊度
が巻き糸の繊度の１〜３倍大きいのがとくに有利である
ことが立証された。本発明による中空糸の効率は、中空
糸がウエーブを有することにより増加することができ
る。この場合に達成される高い嵩高性は、巻き糸がその
都度中空糸のウエーブの谷部に配置されていることによ
って補償され縮小することができる。この場合、巻き糸
は適当に巻くときには、芯束または部分束およびそれか
ら製造される中空糸束の後続加工において引っ張り応力
の際にウエーブを得るのに使用することができる。この
限りにおいて巻き糸を、芯束ないしは部分束が引っ張り
応力によりそのウエーブを減少せず、少なくとも完全に
除去されないようにするたために使用することができ
る。
【００１２】本発明による中空糸束は殊に、芯束の中空
糸および／または部分束の中空糸層が少なくとも１つの
巻き糸で螺旋状に巻き付けられていることにより優れて
いる。幾つかの巻き糸の場合には、これらの巻き糸を同
方向に配置するのが有利である。芯束ないしは部分束中
に中空糸を良好に固定するためには、芯束ないしは部分
束の中空糸が少なくとも２つの巻き糸で螺旋状に巻か
れ、その際少なくとも１つの巻き糸は他の巻き糸に対し
て逆方向の螺旋を有することも有利である。幾つかの巻
き糸を使用する場合、１種類の巻き糸が第２の種類の巻
き糸に対して逆方向に配置されていてもよい。逆方向に
巻かれた芯束を製造するためには、もちろん逆方向に回
転する、巻き糸の巻管を有する２つの円板が必要であ
る。
【００１３】巻き糸の螺旋が芯束の全長にわたって異な
るピッチを有するのが特に有利であることが 判明し
た。これは、上記の製法の場合には簡単に、巻き糸の巻
管を保持して回転する円板が規則的または不規則にその
回転数を変え、支え糸および中空糸からなる構成物部分
束を一定速度で円板を通して案内することによって達成
できる。
【００１４】本発明による中空糸は、巻き糸が芯束およ
び／または部分束上に、隣接する芯束および／または部
分束の間隔が巻き糸の直径に一致するように配置されて
いるときに、とくに有利な充填度を有する。これは、上
記に記載した製造方法の場合、巻き糸を芯束または部分
束上に比較的緩く置いて、次ぎの中空糸束の製造の際に
芯束ないしは部分束を置く際に巻き糸はなお僅か容易に
ずらすことができるので、１つの部分束上に第２の芯
束、第２の部分束、１つの芯束または１つの部分束を重
ねるかまたは１つの芯束上に１つの部分束を重ねる際に
巻き糸が相互にずれて、並置するようになることによっ
て達成される。かかる場合には、隣接する芯束および／
または部分束間の間隔は巻き糸の太さに一致する。
【００１５】本発明による中空糸の特殊な使用目的に対
しては、芯糸が波形に構成されているのが有利である。
これは、芯束を置く際に強く交替することによるかまた
は中空糸を予めウエーブさせることによって実現するこ
とができる。
【００１６】芯束および／または部分束が中空糸束中で
中空糸の延伸方向に対して幾つかの平行な層に配置さ
れ、その際層に対する平面図で、一方の層の芯束および
／または部分束が隣接する層の芯束および／または部分
束と交差する中空糸束は、多くの使用目的に対し最良で
あることが立証された。この配置は、とくに簡単に上記
に述べたドラムまたは上記に述べた巻管上に交替的に置
くことによって達成することができる。
【００１７】芯糸の場合支え糸が１００〜１０００ｄｔ
ｅｘの全繊度を有し、その回りに１００〜１０００の外
径を有する６〜４０の中空糸が配置されていることによ
り優れている中空糸が好まれる。芯束ならびに部分束の
巻き糸には、５〜３５０ｄｔｅｘの全繊度が最良である
ことが立証された。
【００１８】すでに上記に記載したように、中空糸束は
芯束のみからなっていてもよい。しかし中空糸束は付加
的になお幾つかの個々の中空糸を含有することができ、
その際これら個々の中空糸は好ましくは芯束の間に均一
に分配して配置されているべきである。本発明による中
空糸束は、芯束および部分束を含有することもできる。
ここでも、特定の場合には芯束と部分束の間にさらに個
々の中空糸を配置するのが有利である。特定の場合、幾
つかの芯束および／または部分束を一緒にもう一度巻き
付け、このように巻き付けられた形成物を中空糸束にま
とめることも有利である。本発明による中空糸束は、た
んに部分束からなるかないしはこれら部分束の間になお
個々の他の中空糸を有することもでき、その際ここでも
再び幾つかの部分束は他の巻き糸が巻き付けられていて
もよい。本発明による中空糸束はただ１つの部分束から
なることもでき、その際その都度１つまたは幾つかの同
方向または逆方向に巻かれた巻き糸によって分離されて
いる層の数によって、実際に所望数の各中空糸が中空糸
束中にまとめられていてもよい。
【００１９】部分束、殊に巻き糸によって分離された層
を有する部分束の場合に、芯束中に有利に配置される支
え糸を断念することができ、その際完成した中空糸束の
効率がその目的により使用する際に損なわれることもな
いことが判明した。
【００２０】本発明により設定された課題は、少なくと
も１つの本発明による中空糸束を含有する物質−および
／または熱交換器によって解決され、その際中空糸束の
少なくとも１つの端部は（その都度）管板中に、当該中
空糸束端部のすべての中空糸末端が管板材料により液密
に取り囲まれているように嵌め込まれている。
【００２１】中空糸束の一端のみが管板中に嵌め込まれ
ている場合には、たいてい中空糸の他の自由端は液密に
閉鎖されている（ｄｅａｄ・ｅｎｄ）。しかしたいて
い、中空糸束の両端がその都度１つの管板に、中空糸束
のそれぞれの端部のすべての中空糸末端がそれぞれの管
板の管板材料により液密および／またはガス密に取り囲
まれているように嵌め込まれている。この場合、中空糸
の内部空所は管板の少なくとも１つの外側に見え、従っ
て閉鎖されていない。このような物質−および／または
熱交換器はとくに高い効率により優れている。
【００２２】本発明による物質交換器は、使用される中
空糸により、透析、血液透析、血液濾過、血液ダイアフ
ィルトレーション、血液の酸素化、ガス分離、精密濾
過、ナノ濾過および／または限外濾過のために使用する
ことができる。親和力モジュールにおいても、本発明に
よる中空糸束を使用することができる。このために、中
空糸の細孔中にリガンドが沈着される。
【００２３】本発明による中空糸束に適当な中空糸は、
考えられるすべての幾何学的形を有することができる。
たいてい、これらの中空糸では内断面ならびに外断面は
円形または円類似の形を有する。内断面および／または
外断面は、他の幾何学的形、たとえば楕円、三角形、正
方形、長方形または多角形の形を有することもできる。
中空糸の材料も広く変化しうる。これらの材料は十分に
公知であるので、ここではこれにつきさらに詳述しな
い。支え糸および／または巻き糸の材料の場合と全く同
様に材料の選択は重要ではない。重要なのは、中空糸、
支え糸および巻き糸に対し、その都度の使用目的に適当
な材料を探索することである。これらの材料は、多くの
場合有毒の懸念があってはならない。セルロース系中空
糸ならびにポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリアミド、ポリアクリルニトリル、ポリ
アクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカ
ルボネート、ポリエーテルエステルならびに共重合体お
よび／またはこれら重合体の混合物からなる中空糸が最
良であることが立証された。支え糸および／または巻き
糸の材料としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポ
リアクリレート、ポリアクリルニトリル、ポリアミドお
よびセルロースが最良であることが立証された。
【００２４】
【実施例】図１は、本発明による中空糸束が構成されて
いる芯束の概略図である。中空糸１は、個々のフィラメ
ント２からなるテクスチャード加工マルチフィラメント
紡績糸の回りに配置されている。この中空糸の回りに、
巻き糸３が螺旋状に巻かれている。本発明による中空糸
束は、たいてい芯束のみから構成されているが、芯束以
外に付加的になお、隣接する芯束の間に形成した空所に
配置されている個々の中空糸を含有することもできる。
【００２５】図２は、図１に表した芯束に対して付加的
に他の巻き糸４が示され、その螺旋が巻き糸３の螺旋に
対して逆方向に配置されている芯束を略示する。同時
に、巻き糸４は芯束の全長にわたり異なるピッチ（図に
ａおよびｂで示す）を有する。上記に詳述したように、
異なるピッチを有する巻き糸は個々にまたは数個でまた
はここに示したように、逆方向に配置された巻き糸と結
合して芯束上に配置されていてもよい。逆方向に配置さ
れた巻き糸も一定の螺旋またはウオームを備えていても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による中空糸束を構成する芯束の概略斜
視図
【図２】付加的に別の逆方向の巻き糸を備える芯束の概
略斜視図
【符号の説明】
１ 中空糸 ２ フィラメント ３ 巻き糸 ４ 巻き糸 ａ，ｂ ピッチ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの芯束を有し、芯束は少
    なくとも３つの中空糸を有し、中空糸は１つの支え糸の
    回りに配置されかつ少なくとも１つの巻き糸が巻き付け
    られていて、その際支え糸は芯束の全長にわたり異なる
    断面形を有する、中空糸束。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの部分束を有し、部分束
    においては芯束の回りに少なくとも１つの中空糸の別の
    層が配置され、その際それぞれの層は少なくとも１つの
    別の巻き糸が巻き付けられていることを特徴とする請求
    項１記載の中空糸束。
  3. 【請求項３】 支え糸および／または巻き糸がマルチフ
    ィラメント糸であることを特徴とする請求項１または２
    記載の中空糸束。
  4. 【請求項４】 支え糸および／または巻き糸がテクスチ
    ャード・マルチフィラメント糸であることを特徴とする
    請求項１から３までのいずれか１項記載の中空糸束。
  5. 【請求項５】 支え糸の繊度が巻き糸の繊度１〜３倍大
    きいことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１
    項記載の中空糸束。
  6. 【請求項６】 中空糸がウエーブを有することを特徴と
    する請求項１から５までのいずれか１項記載の中空糸
    束。
  7. 【請求項７】 巻き糸がその都度中空糸のウエーブの谷
    部に配置されていることを特徴とする請求項６記載の中
    空糸束。
  8. 【請求項８】 芯束の中空糸および／または部分束の中
    空糸層は少なくとも１つの巻き糸が螺旋状に巻き付けら
    れていることを特徴とする請求項１から７までのいずれ
    か１項記載の中空糸束。
  9. 【請求項９】 芯束ないしは部分束の中空糸は少なくと
    も２つの巻き糸が螺旋状に巻き付けられていて、その際
    少なくとも１つの巻き糸が他の巻き糸に対して反対方向
    の巻きを有することを特徴とする請求項１から８までの
    いずれか１項記載の中空糸束。
  10. 【請求項１０】 巻き糸の巻きの少なくとも１つが芯束
    ないしは部分束の全長にわたり異なるピッチを有するこ
    とを特徴とする請求項８又は９記載の中空糸束。
  11. 【請求項１１】 芯束が波状に構成されていることを特
    徴とする請求項１から１０までのいずれか１項記載の中
    空糸束。
  12. 【請求項１２】 芯糸において支え糸が１００〜１００
    ０ｄｔｅｘの繊度を有し、その回りに１００〜６００ｍ
    ｍの外径を有する６〜４０本の中空糸が配置されている
    ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項
    記載の中空糸束。
  13. 【請求項１３】 巻き糸が５〜３５０ｄｔｅｘの繊度を
    有することを特徴とする請求項１から１２までのいずれ
    か１項記載の中空糸束。
  14. 【請求項１４】 幾つかの芯束および／または部分束を
    含有することを特徴とする請求項１から１３までのいず
    れか１項記載の中空糸束。
  15. 【請求項１５】 巻き糸が芯束上ないしは部分束上に、
    隣接する芯束および／または部分束の間隔が巻き糸の直
    径に一致するように配置されていることを特徴とする請
    求項１から１４までのいずれか１項記載の中空糸束。
  16. 【請求項１６】 中空糸束中の芯束および／または部分
    束が中空糸の延伸方向に対して平行な数層に配置されて
    いて、その際層に対する平面図で一方の層の芯束および
    ／または部分束が隣接層の芯束ないしは部分束と交差す
    ることを特徴とする請求項１から１５までのいずれか１
    項記載の中空糸束。
  17. 【請求項１７】 芯束のみからなることを特徴とする請
    求項１から１６までのいずれか１項記載の中空糸束。
  18. 【請求項１８】 部分束のみからなることを特徴とする
    請求項１から１６までのいずれか１項記載の中空糸束。
  19. 【請求項１９】 ただ１つの部分束からなることを特徴
    とする請求項１から１６までのいずれか１項記載の中空
    糸束。
  20. 【請求項２０】 部分束の芯束が支え糸を有しないこと
    を特徴とする請求項１から１６、１８および１９のいず
    れかまたは幾つかに記載の中空糸束。
  21. 【請求項２１】 請求項１から２０までのいずれかまた
    は幾つかに記載の少なくとも１つの中空糸を含有し、そ
    の際中空糸束の各末端は管板中に、すべての中空糸が管
    板材料により液密に取り囲まれているように嵌め込まれ
    ている物質−および／または熱交換器。
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